氢气换热器堵塞原因分析及预防

杨鑫 赵家明

摘要：通过氢气换热器堵塞的原因分析，采取有效措施防止换热器结焦堵塞，以减少换热器清理次数，破解生产制约因素，确保装置的长周期满负荷安全运行。

关键词：“结焦”;“喷淋”;“再生”;“堵塞”

1.工艺介绍

自变壓吸附装置来的成品氢气，在氢气缓冲罐（R604）中与循环氢混合后，进入第一、第二氢气换热器（H608、H607）壳程，与管程中来自流化床反应器（F601）的产品气体进行热交换，进入硝基苯汽化器（H602）。自罐区精硝基苯罐（R102）来的硝基苯，经硝基苯加热器（H601）加热，进入H602与来自H607的氢气混合后加热汽化，汽化后的硝基苯、氢气混合气体经混合气体加热器（H603）加热后进入流化床反应器（F601），在硝基苯加氢催化剂作用下，氢气与硝基苯发生还原反应生成苯胺和水，自F601出来的高温气体进入H607和H608管程，与壳程中的循环氢进行热交换，经苯胺第一、第二冷凝器（H609A/B）冷凝为液体，进入触媒沉降槽（R610）除去液体中的催化剂颗粒，再经粗苯胺冷却器（H610）冷却后流入苯胺水分层器（R611）分层。

2.现状分析

换热器 H-607、H-608、H-609A/B系还原岗位流化床出口物料的换热、冷凝冷却器，由于反应物料中含有苯胺及水和带出的少量催化剂，高温下极易凝结在换热器管壁堵塞管道，致使物料冷却、换热、冷凝效果下降，同时严重影响了管道的流通量，致使后系统压力下降，不能保证氢压机的进口压力在工艺指标范围内，更严重时，物料流量受到限制，迫使装置停车处理。通过对2013至2017年的生产统计，H607、H608每年的清理次数，最高为4次/年，最少为3次/年。较为频繁的清理疏通缩短了装置的单程运行周期，且增加了检修费用。

为了降低催化剂在换热管内壁的粘附速率及对生产的影响，在换热器进口、出口处各安装一处喷淋设施。通过在正常生产、生产后期、再生、装卸过程中对喷淋频次、喷淋量等具体的喷淋操作的摸索，改进喷淋操作方法，采取逆向间歇式喷淋操作，还原岗位正常生产和再生期间，喷淋操作为间歇式操作，一次/两小时，喷淋时间5-10分钟;只在换热器出口进行喷淋。正常生产时H607入口温度最高达到270℃左右，温度较高，喷淋量小不但没有疏通作用，而且喷淋物料是粗苯胺，夹带的催化剂粉末和物料在高温下易结焦，堵塞换热器管路;喷淋量大时由于受冷热流体的作用，致使换热器发生形变，造成换热器封头泄露。换热器 H607出口温度在170℃左右，进行喷淋不但可以防止催化剂带入后系统，而且因为温度低，不会产生换热器泄露现象。在催化剂装卸过程中由于床压变化大，床内催化剂带出量大，换热器温度又低，所以可以进、出口同时喷淋;催化剂再生期间，换热器温度高达380℃左右，且由流化床带出的粉化催化剂量多，需要对H607进行逆向间歇式喷淋。

4.效果及效益

通过实施检验，效果明显，使得还原后系统各换热器最高压降由20Kpa降至8Kpa以下。压力降明显减小，说明后系统的换热器H607、H608、H609A/B堵塞情况明显减缓，且效果明显。2018年在催化剂活性周期结束再生期间清理疏通了两次换热器，在催化剂单程结束前一个月对还原后系统压力统计数据如下：

通过改进喷淋方法，缓解了换热器结焦堵塞，解决了因换热器堵塞制约装置满负荷生产和影响的生产单程周期，按每次停车疏通H607、H608、H609A/B需4天计算，每天苯胺产量225吨，每吨苯胺0.8万元，疏通一台换热器需检修费用1.5万元（每次疏通4台换热器）计，则每减少一次清洗疏通可创造利益：

增加苯胺产值：225×0.8×4=720万元

减少检修费用：1.5×4=6万元

总经济效益：720+6=726万元

则每年可产生的经济效益总计726万元，经济效益明显。

5.结论

通过改进喷淋方法后，喷淋效果明显提升，换热器结焦堵塞现象明显得到缓解，单程周期得到大幅延长，产量提高，清理周期延长、频次下降，产量的提高创造了效益，清理频次的降低节约了检维修费用。

参考文献：

[1] 田业华. 改性铜硅胶催化剂及其应用  [J].华雄文汇，2003（3）：114—120

[2] 张再喜. 影响苯胺生产中还原反应的主要因素 [J].江苏氯碱，2001（2）